ЦЕЛЬ. Разработка модифицированной методики корреляционного анализа, которая позволит получить достаточно точную оценку коэффициентов статической характеристики аэродинамических процессов угольных шахт. МЕТОДЫ. В работе использованы методы аналитического описания переходных газодинамических процессов, метод переходных функций, метод скользящего среднего, теория вероятностей и математическая статистика. РЕЗУЛЬТАТЫ. Ввиду сложности аэрогазодинамических процессов на добычном участке, невозможности учета всех влияющих на них факторов, их стохастической природы, для определения характеристик выше названных процессов применялись методы математического описания и методы, базирующиеся на теории статистической динамики. Для определения статических характеристик по экспериментальным данным зависимых наблюдений в режиме нормальной эксплуатации разработана модифицированная методика корреляционного анализа, которая позволила получить достаточно точные оценки коэффициентов статической характеристики. С помощью программного комплекса MATLAB получена зависимость концентрации метана от расхода воздуха. Установлено, что в режиме нормальной эксплуатации аэрогазодинамические процессы имеют аддитивный характер, т.е. в них под влиянием производственных процессов выемки полезных ископаемых появляются составляющие, статистические характеристики которых отличаются от характеристик чисто случайных процессов. Экспериментально установлено, что линеаризованные динамические характеристики добычных участков в режиме проветривания, когда переходный газодинамический процесс имеет форму «всплеска» концентрации метана, могут быть описаны обыкновенными дифференциальными уравнениями 3-го и 4-го порядка с постоянными коэффициентами, а в режиме проветривания, когда «всплеск» концентрации метана на участке отсутствует - уравнениями 1-го и 2-го порядка. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Определена статическая характеристика объекта проветривания по каналу «концентрация метана - расход воздуха», которая может быть линеаризована при изменении расхода воздуха в рабочем диапазоне, т.е. описана линейными уравнениями. Для определения вида статической характеристики объекта проветривания использовали метод сопоставления корреляционной и дисперсионной функций, который позволил получить по данным нормальной эксплуатации количественную оценку погрешности статической характеристики объекта.
The PURPOSE of the paper is development of a modified methodology of correlation analysis which will allow to obtain accurate enough estimation of the static characteristic coefficients of aerodynamic processes in coal mines. METHODS. The methods used in the study include analytical description of transient gas dynamic processes, the method of transition functions, the moving average method, the probability theory and mathematical statistics. RESULTS. Complexity of the air-gas dynamic processes in the production site, impossibility to account for all the factors affecting them and their stochastic nature determined the need to use the methods of mathematical description and the methods based on the theory of statistical dynamics to specify the characteristics of the above processes. A modified procedure of the correlation analysis has been developed in order to identify the static characteristics based on the experimental data of dependent observations in the normal operation mode. It allowed to obtain sufficiently accurate estimates of the coefficients of static characteristic. Using the software package MATLAB the dependence of the methane concentration on the air flow rate has been obtained. It has been found that under normal operation the air-gas dynamic processes are of an additive character, i.e. production processes of excavating minerals cause the appearance of the components whose statistical characteristics differ from those of purely random processes. It has been experimentally determined that the linearized dynamic characteristics of mining sites in the ventilation mode when the transient gas-dynamic process takes the form of a methane concentration “burst” can be described by ordinary differential equations of the 3- 4 order with constant coefficients while being in the ventilation mode when there is no “burst” of methane concentration on the site - can be described by the equations of the 1-2 order. CONCLUSIONS. The static characteristic of the object of ventilation is determined by the channel “methane concentration - air flow rate”. It can be linearized when the air flow changes in the operating range, i.e. described by linear equations. The type of the static characteristic of the object of ventilation is determined using the comparison of the correlation and dispersion functions. This method enables to obtain a quantitative estimate of the error of the object static characteristic based on the data of facility normal operation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.